田 宁

(中铁工程设计咨询集团有限公司济南设计院，山东济南 25002)

1 工程概况

沈阳地铁1号线云沈盾构区间下穿断层带，地层松散，覆土厚度小，盾构施工稳定性较差，并且穿越断层破碎带，有较大的施工风险及隐患。长达400m长区段盾构掘进下穿，易形成地层过大扰动、影响地面行车安全。由于下穿地层不均匀，极易导致衬砌管片的纵向不均匀变形而损坏管片结构。

2 建立模型及参数

以沈阳地铁1号线云沈盾构区间为研究背景，采用FLAC3D三维程序，计算范围取纵向100m，其中，中风化泥灰岩30m、断层40m、微风化泥灰岩30m;水平方向长度约为70m，垂直方向隧道底部以下25m，模型上表面取至拱顶18m，盾构直径3m。

围岩参数根据沈阳地铁1号线云沈盾构区间岩土工程勘察规范，具体计算参数如表1所示，岩体本构模型选用Mohr-Coulomb弹塑性模型。

表1 围岩物理力学参数

按抗弯刚度等效的原则，管片作为一个等效体，并采用弹性三维实体单元进行模拟，具体物理力学参数见表2。

根据可研阶段初步地应力反演结果:σx(垂直隧道轴线水平方向)=σy=208.3 kPa(平行轴线水平方向)、σz=387.0 kPa(竖直方向)，左、右边界及下边界法向约束，上边界为地表。

3 数值模拟结果与分析

隧道空间效应的力学阐释可以认为由于隧道作业面对其附近围岩的“虚拟支撑”作用，围岩和管片相互作用，最终达到平衡。

3.1 围岩变形特性分析

随开挖面的不断向前推进，围岩变形随距作业面距离的加大而逐步释放。

(1)地表变形

盾构施工穿越中风化泥灰岩、断层及微风化泥灰岩，施工结束后，地表沉降曲线如图1所示。……